电工电子虚拟仿真实验概况

电工学、模拟电路和数字电路等电工电子类课程是一门实践性很强的专业基础课程，做好该类课程的实验教学非常重要。进行虚拟仿真实验的探索，将实验过程和现象通过虚拟仿真教学平台来进行演示和仿真，从以教师为主体到以学生为主体进行转变，提供给学生自主学习能力培养的机会，建立并逐步完善学生自主学习教学模式。   

         图17  PROTEL应用实例

 

在电工电子实验中有两种方法:其一是按传统方式进行硬件实验，其二是用EWB等软件在计算机上进行虚拟实验。到底采用哪一种方法，要从是否有利于培养学生的素质、提高学生的工程动手能力来考虑。不能因为传统硬件实验中，学生接线难、问题多、老师指导困难而忽略传统硬件实验;也不能因为在计算机上见不到实在的电子器件而忽略虚拟电子实验。

按循序渐进的原则，电工电子实验应按基础性实、设计性实验和创新性实验这样的三个层次展开。

第一层次是基础性实验阶段，主要解决的是学生在电工电子实验中正确测量电量，正确使用仪器设备，正确记录实验数据、分析和处理实验数据，学会基本的实验方法。

第二层次的设计性实验安排在大二的电子电路课程设计中。这个层次开始时，我们向学生介绍EWB和Protel的基本原理和方法，特别是Protel制作印刷电路板的P CB方法。学生可以自由选择题目，用EWB和Protel研究电路、画图，但一定要制作出一个电路板，焊接电路元件，进行测量和完成实验数据处理，最后上交论文进行答辩。

第三层次的创新性实验是在学生学完了EDA技术(含VHDL语言和MAX+ p1usII)以及单片机之后的学年电子技术综合设计实验中进行的。也要求学生制作电路板，焊接电路，进行答辩。

1）虚实结合，培养学生自主学习能力在真实实验中

学生掌握如何使用仪器设备，通过实际操作，解决实际问题的能力得到有效的提高。而在虚拟实验教学平台提供接近真实的虚拟实验仪器，使学生能进一步掌握仪器设备的使用方法，通过对实验现象进行演示和仿真，使学生能主动地进入实验的准备阶段，参与到实验设计学习过程，为学生提供充足的自主学习机会、良好的自主学习条件。虚拟实验教学平台让学生能主动尝试各种设计性实验和探索实验，加深学生知识的深度和拓展学生知识的广度，使得学生实验变得更加灵活和有创造性。因此，采取虚实结合的方法，注重培养学生的自主学习能力，切实增强实验教学效果。

 

 

2）发挥虚拟实验优势，提高学生解决问题的能力传统

虚拟实验仿真平台提供实验仪器设备供学生自己动手连接、调节，学生可以通过虚拟实验教学平台随时随地进行实验预习与试做，实验的安排更加灵活方便。学生还能利用平台上的实验仪器自主搭建任意合理的实验，自主学习的能力得到有效的提高，教师能掌握学生的预习清况，进行教学演示，或者将实验中的小足提出来，师生共同探讨，从而增强教学效果。

表5  主要实验项目